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相似文献
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1.
本文用 16 Mn和 A 537 两种普通低合金钢试件,较系统地研究了停歇对疲劳超载迟滞效应的影响。研究表明,疲劳载荷中的停歇对超载迟滞效应有明显影响,其影响的程度大小与停歇时的载荷 P_H,停歇时间 t_H 等因素密切相关;不但可能使试件的疲劳寿命减少,也可能使试件的疲劳寿命增加。在工程结构疲劳设计、分析及应用超载迟滞效应时应予以注意。  相似文献   

2.
针对在基本循环载荷上加入随机超载序列的疲劳裂纹扩展问题,应用裂纹闭合的概念考虑超载的迟滞效应,将延迟时间描述成纯离散型马尔可夫过程。对相应的柯尔莫哥洛夫-费勒微积分方程进行了分步求解,结合疲劳断裂分别出现在基本循环峰载作用时和超载作用时两种情况,计算出不同可靠度下裂纹的扩展寿命,并研究了超载大小和发生强度对扩展寿命的影响。  相似文献   

3.
随机超载对疲劳裂纹扩展迟滞效应的模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
考虑超载的迟滞效应,对随机超载作用下的疲劳裂纹扩展进行了模拟计算.载荷谱为在基本恒幅循环载荷基础上加入一以泊松流发生的随机超载序列,超载的大小为均匀分布.采用裂纹闭合模型考虑超载的迟滞效应,认为裂纹张开应力在超载引起的塑性区内按线性规律衰减.循环续循环模拟计算出裂纹从初始长度一直到疲劳破坏的扩展曲线.据此,计算了各种超载发生强度和大小下的疲劳裂纹扩展寿命的平均值与标准差。  相似文献   

4.
对铝合金圆孔薄板试件进行了超载和常辐的对比实验,取六种超载比,对每一超载比各进行了不同超载周次的实验,从这些实验结果看出,对每一超载比,超载试件的疲劳寿命和常辐疲劳试件的寿命比值先是随超载周数的增加而较快的增加,之后在一个相当大的超载周数范围内,超载寿命比的变化不大。当超载周数超过一定值时,超载寿命比随超载周数的增加而略有减少。本文的实验中,在超载60%的情况下,超载周数从20周到90周的范围内,超载试件的平均寿命比常辐疲劳试件的寿命约高3.5倍。  相似文献   

5.
疲劳裂纹扩展中的超载迟滞模型   总被引:1,自引:0,他引:1  
疲劳裂纹扩展中的超载迟滞是谱载荷下裂纹扩展寿命预计中的一重要问题.本文对工程应用较多或较新的八种迟滞模型从基本原理方面作了介绍,并对模型的物理概念作了比较详细的阐述.本文还从迟滞机理,模型的使用情况,模型对迟滞过程中各种现象的解释能力等方面,对八种迟滞模型作了初步比较和评述.初步认为Wheeler 模型使用方便,适用范围较广,Matsuoka 模型机理较为清楚,分析较全面,较有发展前途.文中对目前疲劳裂纹扩展寿命预计中迟滞模型的采用和迟滞问题的研究提出了初步看法.  相似文献   

6.
试验研究了铝合金切口件在4组变幅块谱下,3.5%NaCl溶液中腐蚀疲劳纹裂起始寿命,结果表明,变幅载荷谱中的大超载会显著延长腐蚀疲劳裂纹起始寿命,并且加载顺序具有明显的影响,根据反映大小载荷交互作用的超载腐蚀疲劳裂纹起始寿命曲线和Miner累积损伤定理,建立变幅载荷下切口件腐蚀疲劳裂纹起始寿命估算模型,应用该模型估算的结果与试验结果相吻合。  相似文献   

7.
试验研究了铝合金切口件在4组变幅块谱下、3.5%NaCl溶液中腐蚀疲劳裂纹起始寿命.结果表明,变幅载荷谱中的大超载会显著延长腐蚀疲劳裂纹起始寿命,并且加载顺序具有明显的影响.根据反映大小载荷交互作用的超载腐蚀疲劳裂纹起始寿命曲线和Miner累积损伤定则,建立了变幅载荷下切口件腐蚀疲劳裂纹起始寿命估算模型,应用该模型估算的结果与试验结果相吻合.  相似文献   

8.
刘文光  贺红林 《实验力学》2012,27(3):361-367
航空航天领域广泛存在着振动疲劳问题,严重危及飞行器结构的安全可靠性。本文首先设计了激振器直接作用于试件的力激励振动疲劳试验系统,并提出了跟踪结构共振频率的频带激励共振疲劳寿命测试方法;而后利用试件进行了频带激励下的定应变共振或定载荷共振结构振动疲劳试验;最后针对试验结果分析与讨论了可能影响结构振动疲劳寿命的各种因素。结论表明,试验结构件的边界条件、初始条件以及结构动力学特性等都可能是影响振动疲劳寿命的关键因素。频带激励共振疲劳试验方法为振动疲劳寿命曲线的测试积累了经验。  相似文献   

9.
应用数字散斑相关技术研究缺口根部高温疲劳变形   总被引:2,自引:0,他引:2  
余进  吕彬彬  雷冬  何世平 《实验力学》2009,24(2):157-162
应用数字散斑相关技术研究了耐热合金试件在450°环境中缺口根部的弹塑性变形及其与疲劳循环次数的相关性。疲劳试验在单边带缺口的拉伸板状试件上进行。试件由耐热合金GH4169材料制成,试件表面预先通过离子溅射法制作了离散的金粒散斑图。试验采用逐级循环加载和疲劳循环加载交替的方式进行。首先进行逐级循环加载,将最大载荷Pmax平均分成8级,由0逐级加载至最大载荷,再由最大载荷逐级卸载至0;同时由图像系统半自动地、连续同步地采集系列散斑图。然后按0→Pmax→0加载方式,连续进行250次疲劳循环加载。逐级循环加载和疲劳循环加载不断交替,直至疲劳断裂。利用数字散斑相关技术计算出缺口根部的弹塑性应变,进而求出缺口根部应变、名义迟滞回线面积及斜率与疲劳循环次擞的相关性。试验结果对于耐热合金材料的疲劳寿命研究很有意义。  相似文献   

10.
基于焊缝的局部三维断裂力学模型和超重多轴货车的载荷谱,进行正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝表面裂纹的疲劳寿命分析。采用Schwartz-Neuman交替法计算肋-面板焊缝处半椭圆表面裂纹的应力强度因子,基于裂尖反向塑性区模型考虑循环载荷中压应力对疲劳裂纹扩展的作用。正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝的应力计算结果表明:超载货车作用下肋-面板焊缝处的横向应力峰值和应力幅都有明显增加;相比于标准疲劳荷载车,超载货车作用下肋-面板焊缝处半椭圆表面裂纹的裂纹扩展率增大了6.1倍;对应于正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝处的拉-压循环应力,平面应变状态下的裂尖反向塑性区使裂纹扩展率增加了3.7倍;基于所得裂纹扩展速率,本研究给出仅在严重超载的五轴和六轴货车作用下正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝疲劳寿命不足20年,远远低于桥梁的设计寿命。因此,考虑超载多轴货车的载荷谱和循环载荷中的压应力对肋-面板焊缝疲劳裂纹扩展的影响十分重要。  相似文献   

11.
通过定义考虑拉伸保载效应的CFI因子(creep-fatigue interaction factor),将拉伸蠕变损伤和疲劳损伤进行非线性耦合. 根据断裂实验的观察,针对拉伸主 导的裂纹萌生、扩展及破坏的多轴疲劳问题,给出了一个基于临界面方法的能量型高温多轴 疲劳寿命预测模型. 所给出的模型可对不同温度、不同载荷特点、不同保载时间的多轴疲劳 寿命进行预测,模型的材料参数不依赖于温度和载荷. 并且此方法可以很方便地推广到其它 因素主导破坏的高温多轴疲劳寿命预测. 通过拟合高温合金Udimet720Li单轴带保持时间的 低循环疲劳(low cycle fatigue, LCF)寿命试验数据,得到了材料常数. 结合黏 塑性有限元分析方法,对高温双轴带保载循环载荷下Cruciform试件的寿命进行了 预测,预测结果基本落在2倍分散带内,达到工程的要求,证明了该模型的有效性.  相似文献   

12.
In this paper a crystal plasticity-based crack nucleation model is developed for polycrystalline microstructures undergoing cyclic dwell loading. The fatigue crack nucleation model is developed for dual-phase titanium alloys admitting room temperature creep phenomenon. It is a non-local model that accounts for the cumulative effect of slip on multiple slip systems, and involves evolving mixed-mode stresses in the grain along with dislocation pileups in contiguous grains. Rate dependent, highly anisotropic behavior causes significant localized stress concentration that increases with loading cycles. The crystal plasticity finite element (CPFE) model uses rate and size-dependent anisotropic elasto-crystal plasticity constitutive model to account for these effects. Stress rise in the hard grain is a consequence of time-dependent load shedding in adjacent soft grains, and is the main cause of crack nucleation in the polycrystalline titanium microstructure. CPFE simulation results are post-processed to provide inputs to the crack nucleation model. The nucleation model is calibrated and satisfactorily validated using data available from acoustic microscopy experiments for monitoring crack evolution in dwell fatigue experiments.  相似文献   

13.
The effects on fatigue crack growth of the application of heat treatment with and without an applied load are discussed. The investigation indicates that when heat treatment is performed simultaneously with an applied load, compressive residual stress will be introduced resulting in better resistance to fatigue crack initiation and growth.Fatigue crack growth tests were performed on single-edge-cracked plates. The fatigue life and crack growth rate for plates with no heat treatment and plates with heat treatment under zero stress are similar. However, for plates with heat treatment carried out under a static load equal to the maximum in the fatigue cycle, the fatigue life increased by 40% and the crack growth rate immediately after heat treatment decreased by 65%.  相似文献   

14.
A radial crack emanating from a semi-circular notch is of significant engineering importance. Accurate determination of key fracture mechanics parameters is essential for damage tolerance design and fatigue crack growth life predictions. The purpose of this paper is to provide an efficient and accurate closed-form weight function approach to the calculation of crack surface displacements for a radial crack emanating from a semi-circular notch in a semi-infinite plate.Results are presented for two load conditions: remote applied stress and uniform stress segment applied to crack surfaces. Based on a correction of stress intensity factor ratio, highly accurate analytical equations of crack surface displacements under the two load conditions are developed by fitting the data obtained with the weight function method. It is demonstrated that the WuCarlsson closed-form weight functions are very efficient, accurate and easy-to-use for calculating crack surface displacements for arbitrary load conditions. The method will facilitate fatigue crack closure and other fracture mechanics analyses where accurate crack surface displacements are required.  相似文献   

15.
武洋洋  王莹 《力学季刊》2021,42(4):674-684
工程中钢结构构件经常采用螺栓连接,被连接部位多处于复杂受力状态,单轴疲劳理论已无法满足该 形式下构件的寿命评估需求.针对现有理论不足,本文建立了螺栓连接件有限元模型,研究了不同工况下被连 接件微动疲劳裂纹萌生位置,并基于临界平面的多轴疲劳理论,比较了四种常用模型的适用性以及预测了连接 件的疲劳寿命.结果表明:(1) 裂纹萌生位置位于受拉端螺栓孔附近的滑移粘着区,在相同螺栓预紧力下,该 位置与施加的疲劳载荷大小无关;(2) 基于临界平面方法的四种模型均可以较好判断裂纹萌生位置,其中SWT (Smith-Watson-Topper)模型对不同载荷水平下的螺栓连接件微动疲劳寿命预测效果较好,大部分预测结果位于± 2倍分散带之内,预测结果优于其他三种模型;(3) 在规范规定的螺栓预紧力范围内,被连接件裂纹萌生区域距 孔边的距离与预紧力大小无关,可能是由于预紧力变化范围内的粘着滑移区未发生明显变化所致,并且随着预 紧力减小,被连接件的寿命预测值反而增大  相似文献   

16.
一种估算谱载疲劳裂纹起始寿命的方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
提出了一种估算谱载疲劳裂纹起始寿命的等效载荷法,该法在变幅载荷的均方根算式中引入加权因子和修正系数来分别反映不同载荷变程和平均应力对变幅疲劳寿命的影响,并用相应获得的等幅载荷取代变幅载荷来估算谱载下的疲劳裂纹起始寿命.该法仅依赖于材料的等幅S-N曲线和单轴力学性能,不含任何待定参数,使用方便;两种材料3种谱载下15组变幅疲劳试验数据的评估结果显示,该法的平均寿命预测精度分别较同类型的Miner法则、修正Miner法则、均方根法提高了99.1%,24.6%和50.0%。  相似文献   

17.
腐蚀疲劳是工业装备的主要失效模式之一.随着新技术的不断发展,航空航天、轨道交通、海洋设施等重大装备向着高可靠性、长寿命及智能化方向发展,亟需准确、高效的腐蚀疲劳寿命预测方法.论文对金属材料的腐蚀疲劳损伤机理进行了简要总结并对寿命预测模型进行了系统归纳与评述,提出未来的研究趋势与方向.具体地,首先介绍了腐蚀坑的萌生和生长、裂纹萌生及扩展的机理;其次总结了预腐蚀疲劳的断裂力学及损伤力学寿命预测模型,再次归纳了腐蚀疲劳的断裂力学、损伤力学及数据驱动寿命预测模型;进一步地,综合概括了现有寿命预测模型的优点和不足;最后,基于当前的研究指出未来可能的发展方向,一方面可以借助三维成像技术实现蚀坑向裂纹转变阶段和短裂纹扩展阶段的可视化研究,以改进现有的断裂力学模型;另一方面可以建立新型的多尺度多阶段寿命预测模型或利用新兴的数据驱动-物理融合方法实现腐蚀疲劳寿命预测.  相似文献   

18.
It is a well known and important problem in the aircraft engine industry that alloy Ti-6242 shows a significant reduction in fatigue life, termed dwell debit, if a stress dwell is included in the fatigue cycle, whereas Ti-6246 does not; the mechanistic explanation for the differing dwell debit of these alloys has remained elusive for decades. In this work, crystal plasticity modelling has been utilised to extract the thermal activation energies for pinned dislocation escape for both Ti alloys based on independent experimental data. This then allows the markedly different cold creep responses of the two alloys to be captured accurately and demonstrates why the observed near-identical rate sensitivity under non-dwell loading is entirely consistent with the dwell behaviour. The activation energies determined are then utilised within a recently developed thermally-activated discrete dislocation plasticity model to predict the strain rate sensitivities of the two alloys associated with nano-indentation into basal and prism planes. It is shown that Ti-6242 experiences a strong crystallographic orientation-dependent rate sensitivity while Ti-6246 does not which is shown to agree with recently published independent measurements; the dependence of rate sensitivity on indentation slip plane is also well captured. The thermally-activated discrete dislocation plasticity model shows that the incorporation of a stress dwell in fatigue loading leads to remarkable stress redistribution from soft to hard grains in the classical cold dwell fatigue rogue grain combination in alloy Ti-6242, but that no such load shedding occurs in alloy Ti-6246. The key property controlling the behaviour is the time constant of the thermal activation process relative to that of the loading. This work provides the first mechanistic basis to explain why alloy Ti-6242 shows a dwell debit but Ti-6246 does not.  相似文献   

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